CN109884178B - 混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置及钢筋锈蚀检测方法 - Google Patents

混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置及钢筋锈蚀检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置，包括磁传感器组件及位移组件，磁传感器组件包括磁传感器支架，传感器支架上安装有平行正对的第一磁传感器及第二磁传感器；位移组件包括位移组件支架，位移组件支架上安装有移动装置及位移监测装置；钢筋锈蚀信息采集装置还包括存储器，存储器分别与第一磁传感器、第二磁传感器及位移监测装置电连接。该检测装置操作简便、便于携带且环境适应性强。本发明还公开了一种混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法。采用本发明公开的技术方案，可以实现对混凝土结构的钢筋进行锈蚀检测，适用于不同种类的钢筋锈蚀检测，能准确的对锈蚀程度进行分级判断，且利用两个磁传感器进行检测，提高了检测效果和精度。

Description

混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置及钢筋锈蚀检测方法
技术领域
本发明涉及混凝土钢筋损伤检测领域，具体为混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置及钢筋锈蚀检测方法。
背景技术
钢筋混凝土是工程领域中应用最为广泛的结构形式之一，它充分发挥了混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度，而且混凝土与钢筋之间具有良好的粘结力，另外包裹在钢筋外部的混凝土，又能起到保护钢筋免遭锈蚀的作用，将这两种材料有效的结合在一起。而钢筋锈蚀成为降低其力学性能、耐久性的主要影响因素，如果能够及时检测出钢筋锈蚀并采取相应的防范措施，就能够较大程度的减少甚至避免巨大的经济损失，保障大家的出行安全。
“金属磁记忆”(MMM)为钢筋、钢绞线等一类铁磁性材料的无损检测提供了重要技术支撑，经过大量的理论研究和试验研究后，该技术已经在石油、化工、电力、航空、航天等多个领域得到了广泛应用。然而，钢筋混凝土结构中，钢筋被混凝土结构所遮挡，现有的金属磁记忆检测方法不适合用于对混凝土结构的钢筋进行锈蚀检测。
因此，如何实现对混凝土结构的钢筋进行锈蚀检测成为了本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明实际需要解决的问题是如何实现对混凝土结构的钢筋进行锈蚀检测。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置，包括磁传感器组件及位移组件，磁传感器组件包括磁传感器支架，磁传感器支架上安装有平行正对的第一磁传感器及第二磁传感器，当使用所述钢筋锈蚀信息采集装置对钢筋混凝土结构进行检测时，第一磁传感器与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面，第一磁传感器与第二磁传感器的中轴线重合且垂直于钢筋混凝土结构表面，第一磁传感器与钢筋混凝土结构表面的距离大于第二磁传感器与钢筋混凝土结构表面的距离；位移组件包括位移组件支架，位移组件支架与磁传感器支架固定连接，位移组件支架上安装有移动装置及位移监测装置，移动装置用于使所述钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋混凝土结构表面移动，位移监测装置用于监测所述钢筋锈蚀信息采集装置在钢筋混凝土结构表面的位移；所述钢筋锈蚀信息采集装置还包括存储器，存储器分别与第一磁传感器、第二磁传感器及位移监测装置电连接，存储器用于存储第一磁传感器及第二磁传感器采集的磁信号，存储器还用于存储位移监测装置采集的位移信息。
优选地，磁传感器支架包括竖板、第一安装板及第二安装板，第一安装板一端安装在竖板的一端，第一安装板另一端弯折90°形成第一安装部，第一磁传感器安装在第一安装部上，第二安装板一端安装在竖版的另一端，第二安装板另一端，弯折90°形成第二安装部，第二磁传感器安装在第二安装部上，第一安装板和第二安装板的弯折方向相同，磁传感器支架整体呈C形结构，竖板上设有多组安装孔，第一安装板和第二安装板通过螺纹连接件安装在安装孔上，选择不同的安装孔安装第一安装板和第二安装板，能够调节第一安装部及第二安装部间的距离，从而调整第一磁传感器与第二磁传感器间的距离。
优选地，移动装置包括安装在移动组件支架朝向钢筋混凝土结构表面一侧的滚轮，移动装置还包括铰接在移动组件支架背向钢筋混凝土结构表面一侧的操作杆。
优选地，位移监测装置包括安装在滚轮轮轴处的旋转编码器。
优选地，移动组件支架包括主体机身，主体机身背向钢筋混凝土结构表面一侧安装有操作杆固定支座，操作杆一端铰接安装在操作杆固定支座上，主体机身背向钢筋混凝土结构表面一侧还安装有与磁传感器支架连接的连接支架；滚轮包括前轮组和后轮组，主体机身朝向磁传感器支架的一侧安装有前轮固定支撑组，前轮支撑组上安装有前轮组，主体机身朝向钢筋混凝土结构表面一侧安装有后轮固定支撑组，后轮固定支撑组上安装有后轮组，旋转编码器通过编码器支架安装在主体机身上，旋转编码器与后轮组的轮轴相连。
一种混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法，本方法使用上述的钢筋锈蚀信息采集装置进行混凝土结构的钢筋锈蚀检测，包括如下步骤：
S1、测量第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2；
S2、将所述钢筋锈蚀信息采集装置放置在钢筋混凝土结构表面，使第一磁传感器与第二磁传感器均朝向钢筋混凝土结构内的钢筋，测量第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1；
S3、控制钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋长度方向在钢筋混凝土结构表面运动，在运动过程中记录第一磁传感器及第二磁传感器采集的磁信号，记录钢筋锈蚀信息采集装置的位移信息；
S4、从记录的磁信号中获取第一磁传感器采集的第一切向磁信号最大值Bx01(α)，从记录的磁信号中获取第二磁传感器采集的第二切向磁信号最大值Bx02(α)；
S5、从记录的位移信息中找出与第一切向磁信号最大值Bx01(α)及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的位移位置，基于位移位置、第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2及第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1确定第一切向磁信号最大值Bx01(α)对应的第一最大值位置及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的第二最大值位置；
S6、获取钢筋混凝土结构混凝土保护层厚度h，获取钢筋混凝土结构施工结束时第一最大值位置对应的第一环境磁场Bx01'及第一初始切向磁信号Bx01(0)，获取钢筋混凝土结构施工结束时第二最大值位置对应的第二环境磁场Bx02'及第二初始切向磁信号Bx02(0)；
S7、以第一切向磁信号最大值Bx01(α)与第一初始切向磁信号Bx01(0)的差值作为正相关参数，以第一初始切向磁信号Bx01(0)与第一环境磁场Bx01'的差值作为负相关参数，计算第一钢筋结构损伤程度评价指标λ1，以第二切向磁信号最大值Bx02(α)与第二初始切向磁信号Bx02(0)的差值作为正相关参数，以第二初始切向磁信号Bx02(0)与第二环境磁场Bx02'的差值作为负相关参数，计算第二钢筋结构损伤程度评价指标λ2；
S8、计算平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000031
Figure GDA0003724667160000032
S9、基于平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000033
对钢筋结构锈蚀损伤程度进行评价，所述平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000034
的值越大表明钢筋结构锈蚀损伤程度越严重。
优选地，步骤S5具体包括：
以钢筋所在直线为x坐标轴，钢筋锈蚀信息采集装置移动方向为x轴正方向，基于第一切向磁信号最大值Bx01(α)与位移信息绘制第一长度位置-切向磁信号曲线x-Bx1，基于第二切向磁信号最大值Bx02(α)与位移信息绘制第二长度位置-切向磁信号曲线x-Bx2，基于第一长度位置-切向磁信号曲线x-Bx1、第二长度位置-切向磁信号曲线x-Bx2、第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2及第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1确定第一切向磁信号最大值Bx01(α)对应的第一最大值位置及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的第二最大值位置。
优选地，步骤S7中：
Figure GDA0003724667160000041
Figure GDA0003724667160000042
式中，zref表示距离常量，zref＝1cm。
优选地，所述步骤S9中，建立平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000043
与钢筋锈蚀率信息α之间的对应关系：
Figure GDA0003724667160000044
从而根据计算所得的平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000045
基于上述对应关系确定钢筋结构的钢筋锈蚀率，进而评价钢筋结构的锈蚀损伤程度。
优选地，所述步骤S9中，建立平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000046
与锈蚀等级之间的对应关系：
Figure GDA0003724667160000047
从而根据计算所得的平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000048
基于上述对应关系确定钢筋结构的锈蚀等级，进而评价钢筋结构的锈蚀损伤程度。
综上所述，本发明公开了一种混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置，包括磁传感器组件及位移组件，磁传感器组件包括磁传感器支架，磁传感器支架上安装有平行正对的第一磁传感器及第二磁传感器，当使用所述钢筋锈蚀信息采集装置对钢筋混凝土结构进行检测时，第一磁传感器与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面，第一磁传感器与第二磁传感器的中轴线重合且垂直于钢筋混凝土结构表面，第一磁传感器与钢筋混凝土结构表面的距离大于第二磁传感器与钢筋混凝土结构表面的距离；位移组件包括位移组件支架，位移组件支架与磁传感器支架固定连接，位移组件支架上安装有移动装置及位移监测装置，移动装置用于使所述钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋混凝土结构表面移动，位移监测装置用于监测所述钢筋锈蚀信息采集装置在钢筋混凝土结构表面的位移；所述钢筋锈蚀信息采集装置还包括存储器，存储器分别与第一磁传感器、第二磁传感器及位移监测装置电连接，存储器用于存储第一磁传感器及第二磁传感器采集的磁信号，存储器还用于存储位移监测装置采集的位移信息。该检测装置操作简便、便于携带且环境适应性强。本发明还公开了一种混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法。采用本发明公开的技术方案，可以实现对混凝土结构的钢筋进行锈蚀检测，适用于不同种类的钢筋锈蚀检测，能准确的对锈蚀程度进行分级判断，且利用两个磁传感器进行检测，提高了检测效果和精度。
附图说明
为了使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：
图1为本发明公开的混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置的轴测图；
图2本发明公开的混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置的侧视图；
图3本发明公开的混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置的俯视图；
图4本发明公开的混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置的仰视图；
图5本发明公开的混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法的流程图；
图6不同锈蚀程度下锈蚀钢筋磁信号的对比图；
图7不同测试距离下锈蚀钢筋磁信号的对比图；
图8为本发明公开的混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法的钢筋锈蚀程度评价指标说明示意图。
附图标记说明：第一磁传感器1、第二磁传感器2、第一安装板3、第二安装板4、三角连接支架5、主体机身6、前轮组7、前轮固定支撑组8、后轮组9、后轮固定支撑组10、操作杆固定支座11、螺栓12、人工操作杆13、旋转编码器14、编码器支架15、内部加固板16。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1至图4所示，本发明公开了一种混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置，包括磁传感器组件及位移组件，磁传感器组件包括磁传感器支架，磁传感器支架上安装有平行正对的第一磁传感器及第二磁传感器，当使用所述钢筋锈蚀信息采集装置对钢筋混凝土结构进行检测时，第一磁传感器与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面，第一磁传感器与第二磁传感器的中轴线重合且垂直于钢筋混凝土结构表面，第一磁传感器与钢筋混凝土结构表面的距离大于第二磁传感器与钢筋混凝土结构表面的距离；位移组件包括位移组件支架，位移组件支架与磁传感器支架固定连接，位移组件支架上安装有移动装置及位移监测装置，移动装置用于使所述钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋混凝土结构表面移动，位移监测装置用于监测所述钢筋锈蚀信息采集装置在钢筋混凝土结构表面的位移；所述钢筋锈蚀信息采集装置还包括存储器，存储器分别与第一磁传感器、第二磁传感器及位移监测装置电连接，存储器用于存储第一磁传感器及第二磁传感器采集的磁信号，存储器还用于存储位移监测装置采集的位移信息。
采用上述钢筋锈蚀信息采集装置进行钢筋锈蚀检测的方法如下：
S1、测量第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2；
S2、将所述钢筋锈蚀信息采集装置放置在钢筋混凝土结构表面，使第一磁传感器与第二磁传感器均朝向钢筋混凝土结构内的钢筋，测量第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1；
S3、控制钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋长度方向在钢筋混凝土结构表面运动，在运动过程中记录第一磁传感器及第二磁传感器采集的磁信号，记录钢筋锈蚀信息采集装置的位移信息；
S4、从记录的磁信号中获取第一磁传感器采集的第一切向磁信号最大值Bx01(α)，从记录的磁信号中获取第二磁传感器采集的第二切向磁信号最大值Bx02(α)；
S5、从记录的位移信息中找出与第一切向磁信号最大值Bx01(α)及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的位移位置，基于位移位置、第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2及第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1确定第一切向磁信号最大值Bx01(α)对应的第一最大值位置及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的第二最大值位置；
S6、获取钢筋混凝土结构混凝土保护层厚度h，获取钢筋混凝土结构施工结束时第一最大值位置对应的第一环境磁场Bx01'及第一初始切向磁信号Bx01(0)，获取钢筋混凝土结构施工结束时第二最大值位置对应的第二环境磁场Bx02'及第二初始切向磁信号Bx02(0)；
S7、以第一切向磁信号最大值Bx01(α)与第一初始切向磁信号Bx01(0)的差值作为正相关参数，以第一初始切向磁信号Bx01(0)与第一环境磁场Bx01'的差值作为负相关参数，计算第一钢筋结构损伤程度评价指标λ1，以第二切向磁信号最大值Bx02(α)与第二初始切向磁信号Bx02(0)的差值作为正相关参数，以第二初始切向磁信号Bx02(0)与第二环境磁场Bx02'的差值作为负相关参数，计算第二钢筋结构损伤程度评价指标λ2；
S8、计算平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000071
Figure GDA0003724667160000072
S9、基于平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000073
对钢筋结构锈蚀损伤程度进行评价，所述平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000074
的值越大表明钢筋结构锈蚀损伤程度越严重。
本发明中，移动装置包括但不仅限于滚轮移动装置、履带移动装置或腿足式移动装置等，可以采用手持操作杆或者在混凝土结构表面安装导轨等方式，使钢筋锈蚀信息采集装置沿混凝土表面运动。在本发明中，位移监测装置包括但不仅限于GPS定位装置、蓝牙定位装置、激光定位装置。在本发明中，存储器可以安装在钢筋锈蚀信息采集装置上，具体可安装在位移组件支架上。存储器也可直接采用用于后续计算的处理器中的存储器，此时，存储器通过有线或无线连接的方式分别与第一磁传感器、第二磁传感器及位移监测装置电连接。采用本发明公开的技术方案，可以实现对混凝土结构的钢筋进行锈蚀检测，适用于不同种类的钢筋锈蚀检测，能准确的对锈蚀程度进行分级判断，且利用两个磁传感器进行检测，提高了检测效果和精度。
具体实施时，磁传感器支架包括竖板、第一安装板及第二安装板，第一安装板一端安装在竖板的一端，第一安装板另一端弯折90°形成第一安装部，第一磁传感器安装在第一安装部上，第二安装板一端安装在竖版的另一端，第二安装板另一端，弯折90°形成第二安装部，第二磁传感器安装在第二安装部上，第一安装板和第二安装板的弯折方向相同，磁传感器支架整体呈C形结构，竖板上设有多组安装孔，第一安装板和第二安装板通过螺纹连接件安装在安装孔上，选择不同的安装孔安装第一安装板和第二安装板，能够调节第一安装部及第二安装部间的距离，从而调整第一磁传感器与第二磁传感器间的距离。
(1)两个磁传感器之间的距离，仅影响第一钢筋结构损伤程度评价指标λ1公式中的参数；(2)调节两个磁传感器之间的距离，能够对钢筋不同距离处的磁信号进行采集并计算得到多个评价指标值λi，提高对钢筋损伤评价的准确度
具体实施时，移动装置包括安装在移动组件支架朝向钢筋混凝土结构表面一侧的滚轮，移动装置还包括铰接在移动组件支架背向钢筋混凝土结构表面一侧的操作杆。
采用滚轮加上操作杆的方式驱动钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋混凝土表面移动，操作方便，并且整个钢筋锈蚀信息采集装置结构简单，还具有便于携带和制造成本低的优点。
具体实施时，位移监测装置包括安装在滚轮轮轴处的旋转编码器。
当采用滚轮加上操作杆的方式驱动钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋混凝土表面移动时，位移监测装置采用安装在滚轮轮轴处的旋转编码器，采用旋转编码器记录滚轮旋转圈数，在滚轮周长已知的情况下，可以得到钢筋锈蚀信息采集装置的位移距离。采用旋转编码器获取位移信息，具有精度高，硬件成本低的优点。
具体实施时，移动组件支架包括主体机身，主体机身背向钢筋混凝土结构表面一侧安装有操作杆固定支座，操作杆一端铰接安装在操作杆固定支座上，主体机身背向钢筋混凝土结构表面一侧还安装有与磁传感器支架连接的连接支架；滚轮包括前轮组和后轮组，主体机身朝向磁传感器支架的一侧安装有前轮固定支撑组，前轮支撑组上安装有前轮组，主体机身朝向钢筋混凝土结构表面一侧安装有后轮固定支撑组，后轮固定支撑组上安装有后轮组，旋转编码器通过编码器支架安装在主体机身上，旋转编码器与后轮组的轮轴相连。
如图1所示，连接支架可采用三角连接支架，三角连接支架一侧边与磁传感器支架的竖板焊接连接，另一侧边焊接有一钻有连接孔的安装板，通过螺纹连接件将安装板安装在主体机身上，实现磁传感器支架与移动组件支架的连接。操作杆固定支座通过螺纹连接件固定安装在主体机身上。如图4所示，主体机身上海安装有内部加固板，用于增强主体机身的结构强度。
如图5所示，本发明还公开了一种混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法，本方法使用上述的钢筋锈蚀信息采集装置进行混凝土结构的钢筋锈蚀检测，包括如下步骤：
S1、测量第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2；
S2、将所述钢筋锈蚀信息采集装置放置在钢筋混凝土结构表面，使第一磁传感器与第二磁传感器均朝向钢筋混凝土结构内的钢筋，测量第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1；
S3、控制钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋长度方向在钢筋混凝土结构表面运动，在运动过程中记录第一磁传感器及第二磁传感器采集的磁信号，记录钢筋锈蚀信息采集装置的位移信息；
S4、从记录的磁信号中获取第一磁传感器采集的第一切向磁信号最大值Bx01(α)，从记录的磁信号中获取第二磁传感器采集的第二切向磁信号最大值Bx02(α)；
S5、从记录的位移信息中找出与第一切向磁信号最大值Bx01(α)及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的位移位置，基于位移位置、第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2及第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1确定第一切向磁信号最大值Bx01(α)对应的第一最大值位置及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的第二最大值位置；
S6、获取钢筋混凝土结构混凝土保护层厚度h，获取钢筋混凝土结构施工结束时第一最大值位置对应的第一环境磁场Bx01'及第一初始切向磁信号Bx01(0)，获取钢筋混凝土结构施工结束时第二最大值位置对应的第二环境磁场Bx02'及第二初始切向磁信号Bx02(0)；
S7、以第一切向磁信号最大值Bx01(α)与第一初始切向磁信号Bx01(0)的差值作为正相关参数，以第一初始切向磁信号Bx01(0)与第一环境磁场Bx01'的差值作为负相关参数，计算第一钢筋结构损伤程度评价指标λ1，以第二切向磁信号最大值Bx02(α)与第二初始切向磁信号Bx02(0)的差值作为正相关参数，以第二初始切向磁信号Bx02(0)与第二环境磁场Bx02'的差值作为负相关参数，计算第二钢筋结构损伤程度评价指标λ2；
S8、计算平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000091
Figure GDA0003724667160000092
S9、基于平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000093
对钢筋结构锈蚀损伤程度进行评价，所述平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000094
的值越大表明钢筋结构锈蚀损伤程度越严重。
本发明中的计算过程可采用电脑、平板电脑、手机等具有分析计算功能的设备进行处理。
本发明构建了钢筋结构损伤程度评价指标，并借助该无量纲的物理量，建立钢筋结构损伤程度评价标准，实现钢筋损伤的评判。
具体实施时，步骤S5具体包括：
以钢筋所在直线为x坐标轴，钢筋锈蚀信息采集装置移动方向为x轴正方向，基于第一切向磁信号最大值Bx01(α)与位移信息绘制第一长度位置-切向磁信号曲线x-Bx1，基于第二切向磁信号最大值Bx02(α)与位移信息绘制第二长度位置-切向磁信号曲线x-Bx2，基于第一长度位置-切向磁信号曲线x-Bx1、第二长度位置-切向磁信号曲线x-Bx2、第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2及第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1确定第一切向磁信号最大值Bx01(α)对应的第一最大值位置及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的第二最大值位置。
如图6及图7所示，磁传感器与钢筋表面的距离为z，随着时间的变化和磁传感器距离钢筋的距离的变化，切向磁信号的值也会发生变化。
具体实施时，步骤S7中：
Figure GDA0003724667160000101
Figure GDA0003724667160000102
式中，zref表示距离常量，zref＝1cm。
本发明的原理是：基于金属磁记忆检测钢筋锈蚀试验和仿真分析中，钢筋锈蚀位置附近的磁信号具有较为明显的规律：切向磁信号Bx出现极值点，且随着锈蚀程度的增大，磁信号的极值点呈现增大的趋势，如图6所示。另外，针对同一锈蚀程度的钢筋进行检测时，虽然不同提离高度(测点与钢筋表面的距离)的磁信号分布曲线不同，但曲线均在锈蚀位置处出现了极值点，如图7所示，这也进一步验证了利用多个传感器判断锈蚀程度的可靠性。
图8展示的是在不同时期(①未放置钢筋、②放置钢筋后、③钢筋锈蚀后)沿同一位置和方向扫描得到的切向磁信号扫描曲线x-Bx，建立在获取上述数据的基础之上，利用基于磁信号的钢筋锈蚀程度评价指标λ，用于表征不同种类钢筋的锈蚀程度，表达式如下：
Figure GDA0003724667160000103
式中：ΔBx1——钢筋的初始磁场强度；ΔBx2——钢筋损伤造成的漏磁场强度；Bx0’——环境磁场；Bx0(0)——钢筋无锈蚀时测得的初始切向磁信号；Bx0(α)——钢筋锈蚀率为α时测得的切向磁信号；α——锈蚀率或面积损失率；z——测点距钢筋表面的距离(以厘米cm为单位，无量纲)。
λ为一个无量纲的物理量，不仅考虑了由于锈蚀产生得漏磁场造成切向磁场分量出现极值点的特征，还消除了由于不同钢筋程度造成数值差异的影响，用于定量表征不同种类钢筋、钢绞线等铁磁性一类材料的锈蚀损伤程度。
具体实施时，所述步骤S9中，建立平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000104
与钢筋锈蚀率信息α之间的对应关系：
Figure GDA0003724667160000111
从而根据计算所得的平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000112
基于上述对应关系确定钢筋结构的钢筋锈蚀率，进而评价钢筋结构的锈蚀损伤程度。
具体实施时，所述步骤S9中，建立平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000113
与锈蚀等级之间的对应关系：
Figure GDA0003724667160000114
从而根据计算所得的平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure GDA0003724667160000115
基于上述对应关系确定钢筋结构的锈蚀等级，进而评价钢筋结构的锈蚀损伤程度。
钢筋结构损伤程度评价标准将锈蚀率α划分为四个阶段，其分别对应四个钢筋状况等级(无锈蚀、轻微锈蚀、中度锈蚀和严重锈蚀)，并根据已有实验数据，对指标
Figure GDA0003724667160000116
进行统计并给出对应的范围区间，形成钢筋结构损伤程度评价标准，评价标准如下：
Figure GDA0003724667160000117
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过参照本发明的优选实施例已经对本发明进行了描述，但本领域的普通技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (3)

1.一种混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，本方法使用钢筋锈蚀信息采集装置进行混凝土结构的钢筋锈蚀检测，所述混凝土结构的钢筋锈蚀信息采集装置，其特征在于，包括磁传感器组件及位移组件，磁传感器组件包括磁传感器支架，磁传感器支架上安装有平行正对的第一磁传感器及第二磁传感器，当使用所述钢筋锈蚀信息采集装置对钢筋混凝土结构进行检测时，第一磁传感器与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面，第一磁传感器与第二磁传感器的中轴线重合且垂直于钢筋混凝土结构表面，第一磁传感器与钢筋混凝土结构表面的距离大于第二磁传感器与钢筋混凝土结构表面的距离；位移组件包括位移组件支架，位移组件支架与磁传感器支架固定连接，位移组件支架上安装有移动装置及位移监测装置，移动装置用于使所述钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋混凝土结构表面移动，位移监测装置用于监测所述钢筋锈蚀信息采集装置在钢筋混凝土结构表面的位移；所述钢筋锈蚀信息采集装置还包括存储器，存储器分别与第一磁传感器、第二磁传感器及位移监测装置电连接，存储器用于存储第一磁传感器及第二磁传感器采集的磁信号，存储器还用于存储位移监测装置采集的位移信息；
本方法包括如下步骤：
S1、测量第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2；
S2、将所述钢筋锈蚀信息采集装置放置在钢筋混凝土结构表面，使第一磁传感器与第二磁传感器均朝向钢筋混凝土结构内的钢筋，测量第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1；
S3、控制钢筋锈蚀信息采集装置沿钢筋长度方向在钢筋混凝土结构表面运动，在运动过程中记录第一磁传感器及第二磁传感器采集的磁信号，记录钢筋锈蚀信息采集装置的位移信息；
S4、从记录的磁信号中获取第一磁传感器采集的第一切向磁信号最大值Bx01(α)，从记录的磁信号中获取第二磁传感器采集的第二切向磁信号最大值Bx02(α)；α表示钢筋锈蚀率信息；
S5、从记录的位移信息中找出与第一切向磁信号最大值Bx01(α)及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的位移位置，基于位移位置、第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2及第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1确定第一切向磁信号最大值Bx01(α)对应的第一最大值位置及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的第二最大值位置；其中，以钢筋所在直线为x坐标轴，钢筋锈蚀信息采集装置移动方向为x轴正方向，基于第一切向磁信号最大值Bx01(α)与位移信息绘制第一长度位置-切向磁信号曲线x-Bx1，基于第二切向磁信号最大值Bx02(α)与位移信息绘制第二长度位置-切向磁信号曲线x-Bx2，基于第一长度位置-切向磁信号曲线x-Bx1、第二长度位置-切向磁信号曲线x-Bx2、第一磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面的距离d2及第二磁传感器朝向钢筋混凝土结构表面的一面与钢筋混凝土结构表面的距离d1确定第一切向磁信号最大值Bx01(α)对应的第一最大值位置及第二切向磁信号最大值Bx02(α)对应的第二最大值位置；
S6、获取钢筋混凝土结构混凝土保护层厚度h，获取钢筋混凝土结构施工结束时第一最大值位置对应的第一环境磁场Bx01'及第一初始切向磁信号Bx01(0)，获取钢筋混凝土结构施工结束时第二最大值位置对应的第二环境磁场Bx02'及第二初始切向磁信号Bx02(0)；
S7、以第一切向磁信号最大值Bx01(α)与第一初始切向磁信号Bx01(0)的差值作为正相关参数，以第一初始切向磁信号Bx01(0)与第一环境磁场Bx01'的差值作为负相关参数，计算第一钢筋结构损伤程度评价指标λ1，以第二切向磁信号最大值Bx02(α)与第二初始切向磁信号Bx02(0)的差值作为正相关参数，以第二初始切向磁信号Bx02(0)与第二环境磁场Bx02'的差值作为负相关参数，计算第二钢筋结构损伤程度评价指标λ2；其中，步骤S7中：
Figure FDA0003739733920000021
Figure FDA0003739733920000022
式中，zref表示距离常量，zref＝1cm；
S8、计算平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure FDA0003739733920000023
S9、基于平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure FDA0003739733920000024
对钢筋结构锈蚀损伤程度进行评价，所述平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure FDA0003739733920000025
的值越大表明钢筋结构锈蚀损伤程度越严重。
2.如权利要求1所述的混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，所述步骤S9中，建立平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure FDA0003739733920000026
与钢筋锈蚀率信息α之间的对应关系：
Figure FDA0003739733920000031
从而根据计算所得的平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure FDA0003739733920000032
基于上述对应关系确定钢筋结构的钢筋锈蚀率，进而评价钢筋结构的锈蚀损伤程度。
3.如权利要求1所述的混凝土结构的钢筋锈蚀检测方法，其特征在于，所述步骤S9中，建立平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure FDA0003739733920000033
与锈蚀等级之间的对应关系：
Figure FDA0003739733920000034
从而根据计算所得的平均钢筋结构损伤程度评价指标
Figure FDA0003739733920000035
基于上述对应关系确定钢筋结构的锈蚀等级，进而评价钢筋结构的锈蚀损伤程度。
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